中文摘要：

能在苛刻高温环境下工作的压电材料是汽车、航天等工业的迫切需求。铁酸铋系钙钛矿结构，铁电和铁磁性转变温度分别为850 和380oC，是高温铁电－铁磁多功能铁性材料。然而，铁酸铋系列材料却因其电阻率低而难以得到发展。申请者曾提出用稀土元素对铁酸铋基固溶体改性，首次明显提高了材料的绝缘性和压电性能。率先从实验上发现单相体材料中强铁电性和铁磁性的谐调共存。本项目研究BiBO3:PbTiO3系压电固溶体，B位原子的选择以提高居里点、准同型相界(MPB)的温度范围和压电性能为目标，开发新型多功能铁性材料。这项研究的开展，首先将为高性能压电器件提供继PZT以来，最有前途的MPB类环保型压电材料，铅含量下降为20 at%左右（PZT含铅量为50 at%）。其次，单相多功能铁性材料为电介质理论的更新提供了生动的研究对象和发展空间，对铁电和铁磁性共存和耦合机制的探讨，具有重要的科学意义。

结论摘要：

钙钛矿结构铁酸铋具有高居里点和磁性转变温度，是独特的高温多铁性材料，可望用于新一代电控和/或磁控换能器和自选电子器件等。然而铁酸铋的半导化、矫顽场强大和宏观磁化为零等成为实际应用的主要障碍。本项目的研究目标是提高铁酸铋的绝缘性，并将其潜在的极化和磁化能力诱发出来。首先，用固相反应法研制出高绝缘性、具有准同型相界特征的铁酸铋-钛酸铅多铁性固溶体；用La、Ga和Ba等阳离子共同掺杂，在提高固溶体铁电、压电和铁磁性能的同时保持了较高的居里点；固溶体具有强铁电性时，铁磁性也明显提高，结构相变提供了诱发极化和磁化的驱动力。其次，用脉冲激光工艺制备了铁酸铋-钛酸铅薄膜、铁酸铋薄膜和铁酸铋-钴铁氧复相多铁性薄膜等；在电极和薄膜之间引入ZnO介质膜降低了薄膜的介电损耗，提高了铁电性能；La掺杂抑制了Fe离子变价和氧空位的产生，提高了薄膜的铁电性和铁磁性；用自主装生长方式得到了柱状结构铁酸铋-钴铁氧复相薄膜。最后，用水热工艺和溶胶-凝胶工艺在较低的温度下得到了亚微米级、纯相钙钛矿结构铁酸铋微晶；铁酸铋微晶的磁性和铁电转变温度分别为365oC和825oC左右；减小颗粒的尺寸有助于提高铁酸铋微晶的铁磁性。